專利名稱：一種用于保護(hù)水生動(dòng)物的氣泡幕發(fā)生裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣泡幕發(fā)生裝置及其方法，具體涉及一種用于保護(hù)水生動(dòng)物的氣泡幕發(fā)生裝置及其方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是能源需求和消耗大國(guó)，其中火電裝機(jī)容量超過6萬(wàn)億千瓦，千萬(wàn)級(jí)火電站近60家，目前我國(guó)已有核電站11家，到2020年在沿海區(qū)域再建約30個(gè)百萬(wàn)千瓦核電站機(jī)組，核電2011年發(fā)電量874億千瓦。火電站和核電廠由于提供熱機(jī)冷源和各種冷卻的需要，需用大量的冷卻水連續(xù)供應(yīng)。一座百萬(wàn)千瓦的凝汽機(jī)組火電廠，需冷卻水量約30m3/s ;同級(jí)核電，需水量達(dá)50 60m3/s。根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算目前在火電站和核電站臨近水域每天用于冷卻的水量為50多億立方米。另外在我國(guó)沿海和江河水域還分布著其它用水冷卻(升溫)企業(yè)，例如液化天然氣(LNG)接收站等，目前全國(guó)約有目前中國(guó)有13座LNG接
收站，(其中中石油擁有4座、中海油擁有7座，中石化擁有2座。目前已簽訂的進(jìn)口 LNG合約約為3400萬(wàn)噸/年)，每天用水量也達(dá)千萬(wàn)立方米。在這些企業(yè)設(shè)備中一般采用泵站通過取水口進(jìn)水，在此過程中，魚類等游泳動(dòng)物會(huì)隨著取水口進(jìn)入泵站，而導(dǎo)致死亡，一方面降低臨近水域中的資源量，同時(shí)由于腐爛污染生態(tài)環(huán)境，另一方面也可能對(duì)泵站系統(tǒng)產(chǎn)生破壞。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來越高，今后在用水企業(yè)取水口所在水域設(shè)置攔截魚類等水生動(dòng)物保護(hù)裝置，是保護(hù)取水口附近水域水生動(dòng)物和生態(tài)環(huán)境重要手段。另外隨著我國(guó)近海海洋牧場(chǎng)的開發(fā)，需要采用一些攔魚設(shè)施，防止魚類從牧場(chǎng)中逃逸出去。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于保護(hù)水生動(dòng)物的氣泡幕發(fā)生裝置及其方法，主要針對(duì)火電、核電、LNG等項(xiàng)目取水口水域開發(fā)一種氣泡幕發(fā)生裝置，能夠有效的攔截和驅(qū)趕魚蝦類等進(jìn)入取水口，以保護(hù)海域水生動(dòng)物和生態(tài)環(huán)境，同時(shí)有效保護(hù)泵站系統(tǒng)。也可作為海洋牧場(chǎng)中攔截魚類逃逸的裝置使用。一種用于保護(hù)水生動(dòng)物的氣泡幕發(fā)生裝置，其特征在于包括由空壓機(jī)與空氣罐構(gòu)成的供氣系統(tǒng)，與空氣罐連接的布設(shè)于取水口外側(cè)水域中的排氣管，排氣管靠近空氣罐的一端安裝有控制系統(tǒng)，且排氣管上間隔開設(shè)有排氣孔。該裝置布設(shè)于取水口外側(cè)水域中的排氣管是兩排或兩排以上。排氣管采用兩排以上，可同時(shí)排氣增加氣泡沫寬度，也可以作為相互備用，防止另外一排排氣管出現(xiàn)問題。上述排氣管位于水中部分的外部設(shè)置有保護(hù)框架。上述保護(hù)框架包括設(shè)置在排氣管兩側(cè)的、與底面夾角為30° 45°的板材，且保護(hù)框架橫截面為梯形、頂部形成開口。上述控制系統(tǒng)具有連續(xù)/脈沖/間歇的供氣方式，或具有改變氣泡密度的功能。上述排氣管的末端還安裝有帶電磁閥和疏水閥的低位水箱。
上述排氣孔內(nèi)設(shè)有單向閥。上述排氣孔間距和孔徑大小如下孔間距Icm-IOcm,孔徑0. lmm-2mm。上述排氣管是具有抗腐蝕和抗生物附著能力的塑料、鈦及其合金或不銹鋼材質(zhì)的管件。上述排氣孔是排氣管、或者直接在排氣管管道上的鉆孔。上述氣泡幕發(fā)生裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟(I)確定氣泡幕發(fā)生裝置的布設(shè)范圍 通過現(xiàn)有數(shù)值模擬和海上實(shí)測(cè)獲得取水口在不同取水狀態(tài)下的流場(chǎng)情況，而使排氣管的布設(shè)范圍在取水口的流場(chǎng)之外；(2)確定氣泡幕發(fā)生裝置的水底整體形狀將排氣管在水下的整體形狀設(shè)計(jì)成一字行、梯形、多邊形或圓弧形中的任意一種；(3)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)可編程序控制系統(tǒng)一包括工控機(jī)或PLC作為控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)/脈沖/間歇方式供氣或改變氣泡密度的功能；所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)具有設(shè)遠(yuǎn)程控制和就地手動(dòng)控制兩種模式，且可配套水下攝像系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)水下監(jiān)測(cè)；(4)空壓機(jī)和空氣罐的選擇儲(chǔ)備壓縮空氣，并進(jìn)行空氣過濾以避免空壓機(jī)所出的空氣污染海水；且充滿高壓空氣后，在空壓機(jī)停止的情況下，供氣時(shí)間不小于30分鐘；如此以減少空壓機(jī)工作強(qiáng)度，使得空壓機(jī)不需要連續(xù)工作，保護(hù)空壓機(jī)，且節(jié)省能源；空壓機(jī)的功率和排量可以根據(jù)排氣孔數(shù)量、排氣速度以及空氣罐容積以常規(guī)方法確定；空壓機(jī)具備當(dāng)空氣壓力達(dá)到空氣罐子最大儲(chǔ)存壓力時(shí)停止，當(dāng)空氣罐中氣壓到達(dá)供氣最小壓力要求時(shí)，空氣泵啟動(dòng)的功能，以起到保護(hù)機(jī)器和節(jié)省能源作用。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝、使用方便、效果明顯。通過空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣，儲(chǔ)存到儲(chǔ)氣罐中，通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)供氣壓力和供氣量，空氣進(jìn)入布設(shè)于取水口外側(cè)水域水底的排氣管，在水下由排氣管上一定間距和孔徑的排氣孔排出，在水中形成氣泡幕。當(dāng)魚群靠近氣泡幕時(shí)，由于氣泡幕在魚類的眼中形成一道氣泡墻阻礙魚類前行，同時(shí)氣泡上升振動(dòng)發(fā)聲，在視覺和聽覺的共同作用下將魚群嚇走，從而防止魚類等被吸入取水口，造成死亡。


圖I為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的帶有保護(hù)框架的雙排氣管的橫向截面圖。圖4為本發(fā)明的帶有保護(hù)框架的雙排氣管的局部俯視圖。圖5為本發(fā)明的帶有保護(hù)框架的雙排氣管的局部側(cè)視圖。其中，I、空壓機(jī)；2、空氣罐；3、控制系統(tǒng)；4、排氣管；5、保護(hù)框架；6、固定底板；7、低位水箱；8、排氣孔；9、管連接件；10、排氣管固定件；11、連接螺栓；12、固定孔；13、連接隔板；14、排水管；15、排水閥門。
具體實(shí)施例方式如圖I 5所示，一種用于保護(hù)水生動(dòng)物的氣泡幕發(fā)生裝置，其特征在于包括由空壓機(jī)I與空氣罐2構(gòu)成的供氣系統(tǒng)(空壓機(jī)I中產(chǎn)生的壓縮空氣進(jìn)入空氣罐2中)；與空氣罐2連接的布設(shè)于取水口外側(cè)水域中的排氣管4，排氣管4靠近空氣罐2的一端安裝有控制系統(tǒng)3，且排氣管4上間隔開設(shè)有排氣孔8。如圖3、4所示，該裝置布設(shè)于取水口外側(cè)水域中的排氣管4是兩排或兩排以上。排氣管4采用兩排以上，可同時(shí)排氣增加氣泡沫寬度，也可以作為相互備用，防止另外一排排氣管4出現(xiàn)問題。如圖3 5所示，排氣孔8是排氣管、或者直接在排氣管4管道上的鉆孔。排氣管4上間隔地設(shè)有一定孔徑的排氣孔8 ;排氣孔8間距和孔徑大小，關(guān)系到攔截效果；排氣孔8孔徑大小根據(jù)水生動(dòng)物調(diào)查結(jié)果制定，一般孔間距l(xiāng)cm-lOcm，孔徑0. lmm-2mm0 排氣孔8 —般內(nèi)設(shè)單向閥(只能往外排氣，不能向內(nèi)進(jìn)水，在少數(shù)情況下也可直接在官道上鉆孔使用)，盡量使水不進(jìn)入排氣管，防止排氣管4內(nèi)部生物附著和水中雜質(zhì)堵塞排氣孔8 ;外部由于壓縮空氣流出，不會(huì)導(dǎo)致生物附著和堵塞。排氣孔8方向一般選擇朝上，垂直于水面，也可根據(jù)實(shí)際水域情況選擇與鉛垂方向成一定夾角，采用的單向閥通過模具澆注而成。上述排氣管4具有足夠強(qiáng)度和耐壓能力，且在水中(特別是海水中)要求具有抗腐蝕和抗生物附著能力，可使用塑料、金屬(如鈦及其合金、不銹鋼等)材質(zhì)管件，局部間連接采用管連接件9連接，管連接件9也可采用快速接頭或者焊接形式。采用管連接件9可以使排氣管4形成一字形，梯形，多邊形，以及圓弧等形狀。如圖2 5所示，上述排氣管4位于水中部分的外部設(shè)置有保護(hù)框架5，目的是通過保護(hù)框架5防止外部物體撞擊排氣管4以及其上的排氣孔8，造成排氣管4和排氣孔8損壞，從而導(dǎo)致排氣不暢或者無法排氣，形成的氣泡幕出現(xiàn)問題。排氣管4可以通過保護(hù)框架5上的排氣管固定件10固定于保護(hù)框架5內(nèi)部。保護(hù)框架5設(shè)置在排氣管4兩側(cè)，采用的材料要求有足夠的強(qiáng)度和耐腐蝕能力，保護(hù)框架5采用板材(金屬或者塑料)焊接或折彎而成，橫截面為梯形，形成側(cè)板，該側(cè)板與底面夾角為30° -45°，內(nèi)部固定的排氣管4中心距20cm以上，保護(hù)框架5頂部開口間距要求兩端側(cè)面在排氣孔的外側(cè)，不能阻擋氣泡向上運(yùn)動(dòng)。側(cè)邊的外部位置可裝置聲、光、電等設(shè)施，為產(chǎn)品升級(jí)預(yù)留空間。保護(hù)框架5底部通過連接螺栓11與固定底板6連接，保護(hù)框架5通過帶有固定孔12的固定底板6固定于水底預(yù)埋的固定件(樁、螺栓、水泥預(yù)制件等)。如圖5所示，保護(hù)框架5中的側(cè)板可以通過連接隔板13相互連接而形成與排氣管相應(yīng)的形狀?？諝夤拗?的壓縮空氣供氣時(shí)會(huì)在排氣管道中產(chǎn)生少量積水，另外排氣孔8的單向閥可能會(huì)產(chǎn)生少量漏水，如果管道中有大量積水的情況，容易在內(nèi)部產(chǎn)生生物附著或水中的雜質(zhì)，導(dǎo)致堵塞排氣管，因此需要在排氣管8不供氣端(即末端)安裝帶有電磁閥和疏水閥的低位水箱7構(gòu)成排污閥門及其啟閉系統(tǒng)當(dāng)?shù)臀凰?中的水到一定水位時(shí)，觸動(dòng)電磁閥，通過排水管道14，開啟水面閥門15排水，保證排氣管內(nèi)的排氣孔部位保持在空氣中，不易堵塞排氣孔8。上述控制系統(tǒng)3具有連續(xù)/脈沖/間歇的供氣方式，或具有改變氣泡密度的功能(可調(diào)節(jié)供氣壓力和供氣量)。·
以上即完成了整個(gè)系統(tǒng)的組建和安裝。上述氣泡幕發(fā)生裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟(I)確定氣泡幕發(fā)生裝置的布設(shè)范圍在取水口附近由于泵站取水時(shí)，會(huì)產(chǎn)生向取水口流動(dòng)的水體，考慮阻截幼魚等游泳能力較弱的魚類，防止其進(jìn)入向取水口流動(dòng)的水體被吸入取水口，布設(shè)范圍應(yīng)在取水流場(chǎng)之外。另外攔截范圍相對(duì)較小為佳，范圍小，魚類進(jìn)入的概率相對(duì)小，被吸入的幾率同樣降低，也能夠提高攔截效果。因此了解取水時(shí)取水口周圍的流場(chǎng)十分重要，是決定設(shè)計(jì)范圍、設(shè)備成本和提高攔截效果重要依據(jù)；本步可通過現(xiàn)有數(shù)值模擬和海上實(shí)測(cè)獲得取水口在不同取水狀態(tài)下的流場(chǎng)情況，而使排氣管4的布設(shè)范圍在取水口的流場(chǎng)之外。(2)確定氣泡幕發(fā)生裝置的水底整體形狀水下排氣管8的整體形狀，由取水口周圍流的方向和魚蝦類等游泳動(dòng)物活動(dòng)方向來決定，設(shè)計(jì)時(shí)考慮魚蝦類等游泳動(dòng)物碰到氣泡幕后逃逸的方向，以縮短魚類等逃逸路徑，節(jié)省其體力為原則；設(shè)計(jì)時(shí)可將排氣管4在水下的整體形狀設(shè)計(jì)成一字行、梯形、多邊形或圓弧形中的任意一種。(3)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)可編程序控制系統(tǒng)——包括工控機(jī)或PLC作為控制系統(tǒng)3，并具備與企業(yè)中央控制(DCS)系統(tǒng)的通訊接口和相對(duì)簡(jiǎn)單、直觀的現(xiàn)場(chǎng)顯示功能以及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能；實(shí)現(xiàn)連續(xù)/脈沖/間歇方式供氣或改變氣泡密度的功能(可調(diào)節(jié)供氣壓力和供氣量)；所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)3具有設(shè)遠(yuǎn)程控制和就地手動(dòng)控制兩種模式，且可配套水下攝像系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)水下監(jiān)測(cè)；(4)空壓機(jī)I和空氣罐2的選擇儲(chǔ)備壓縮空氣，并進(jìn)行空氣過濾以避免空壓機(jī)所出的空氣污染海水；且充滿高壓空氣后，在空壓機(jī)I停止的情況下，供氣時(shí)間不小于30分鐘；如此以減少空壓機(jī)I工作強(qiáng)度，使得空壓機(jī)I不需要連續(xù)工作，保護(hù)空壓機(jī)，且節(jié)省能源；空壓機(jī)I的功率和排量可以根據(jù)排氣孔數(shù)量、排氣速度以及空氣罐2容積以常規(guī)方法確定；空壓機(jī)I具備當(dāng)空氣壓力達(dá)到空氣罐子最大儲(chǔ)存壓力時(shí)停止，當(dāng)空氣罐中氣壓到達(dá)供氣最小壓力要求時(shí)，空氣泵啟動(dòng)的功能，以起到保護(hù)機(jī)器和節(jié)省能源作用。
權(quán)利要求
1.ー種用于保護(hù)水生動(dòng)物的氣泡幕發(fā)生裝置，其特征在于包括由空壓機(jī)(I)與空氣罐(2)構(gòu)成的供氣系統(tǒng)，與空氣罐(2)連接的布設(shè)于取水口外側(cè)水域中的排氣管(4)，排氣管(4)靠近空氣罐(2)的一端安裝有控制系統(tǒng)(3)，且排氣管(4)上間隔開設(shè)有排氣孔(8)。
2.如權(quán)利要求I所述的氣泡幕發(fā)生裝置，其特征在于該裝置布設(shè)于取水口外側(cè)水域中的排氣管(4)是兩排或兩排以上。
3.如權(quán)利要求I所述的氣泡幕發(fā)生裝置，其特征在于上述排氣管(4)位于水中部分的外部設(shè)置有保護(hù)框架(5)。
4.如權(quán)利要求3所述的氣泡幕發(fā)生裝置，其特征在于上述保護(hù)框架(5)包括設(shè)置在排氣管(4)兩側(cè)的、與底面夾角為30° 45°的板材，且保護(hù)框架(5)橫截面為梯形、頂部形成開ロ。
5.如權(quán)利要求I所述的氣泡幕發(fā)生裝置，其特征在于上述控制系統(tǒng)(3)具有連續(xù)/脈沖/間歇的供氣方式，或具有改變氣泡密度的功能。
6.如權(quán)利要求I所述的氣泡幕發(fā)生裝置，其特征在于上述排氣管(4)的末端還安裝有帶電磁閥和疏水閥的低位水箱(7)。
7.如權(quán)利要求I所述的氣泡幕發(fā)生裝置，其特征在于上述排氣孔(8)內(nèi)設(shè)有單向閥。
8.如權(quán)利要求I所述的氣泡幕發(fā)生裝置，其特征在于上述排氣孔(8)間距和孔徑大小如下孔間距Icm-IOcm,孔徑O. lmm-2mm。
9.如權(quán)利要求I所述的氣泡幕發(fā)生裝置，其特征在于上述排氣管(4)是具有抗腐蝕和抗生物附著能力的塑料、鈦及其合金或不銹鋼材質(zhì)的管件。
10.權(quán)利要求I所述的氣泡幕發(fā)生裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于該方法包括以下步驟 1)確定氣泡幕發(fā)生裝置的布設(shè)范圍 通過現(xiàn)有數(shù)值模擬和海上實(shí)測(cè)獲得取水ロ在不同取水狀態(tài)下的流場(chǎng)情況，而使排氣管(4)的布設(shè)范圍在取水ロ的流場(chǎng)之外； 2)確定氣泡幕發(fā)生裝置的水底整體形狀 將排氣管(4)在水下的整體形狀設(shè)計(jì)成一字行、梯形、多邊形或圓弧形中的任意ー種； 3)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng) 采用現(xiàn)場(chǎng)可編程序控制系統(tǒng)——包括エ控機(jī)或PLC作為控制系統(tǒng)(3)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)/脈沖/間歇方式供氣或改變氣泡密度的功能；所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)(3)具有設(shè)遠(yuǎn)程控制和就地手動(dòng)控制兩種模式，且可配套水下攝像系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)水下監(jiān)測(cè)； 4)空壓機(jī)(I)和空氣罐(2)的選擇 儲(chǔ)備壓縮空氣，并進(jìn)行空氣過濾以避免空壓機(jī)所出的空氣污染海水；且充滿高壓空氣后，在空壓機(jī)(I)停止的情況下，供氣時(shí)間不小于30分鐘； 空壓機(jī)(I)具備當(dāng)空氣壓カ達(dá)到空氣罐子最大儲(chǔ)存壓カ時(shí)停止，當(dāng)空氣罐中氣壓到達(dá)供氣最小壓カ要求吋，空氣泵啟動(dòng)的功能。
全文摘要
一種用于保護(hù)水生動(dòng)物的氣泡幕發(fā)生裝置及其方法，包括由空壓機(jī)與空氣罐構(gòu)成的供氣系統(tǒng)，與空氣罐連接的布設(shè)于取水口外側(cè)水域中的排氣管，排氣管靠近空氣罐的一端安裝有控制系統(tǒng)，且排氣管上間隔開設(shè)有排氣孔。排氣管可為兩排或以上，外部設(shè)有保護(hù)框架，末端安裝有低位水箱；控制系統(tǒng)具有連續(xù)/脈沖/間歇的供氣方式。其設(shè)計(jì)方法包括確定布設(shè)范圍，水底整體形狀，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，選擇空壓機(jī)和空氣罐等。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝、使用方便、效果明顯。空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣儲(chǔ)存到儲(chǔ)氣罐中，控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)供氣壓力和供氣量，空氣經(jīng)布設(shè)于取水口外側(cè)水域水底的排氣管排出，在水中形成氣泡幕阻礙魚類前行，從而有效防止魚類等被吸入取水口，造成死亡。
文檔編號(hào)A01K61/00GK102972313SQ20121048063
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者黃六一, 梁振林 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋大學(xué)